《电力半导体器件用散热器+第1部分：散热体+GBT+8446.1-2022》详细解读

《电力半导体器件用散热器第1部分：散热体GB/T8446.1-2022》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4型式和冷却方式代号5外形尺寸和安装尺寸5.1SF系列散热器的尺寸5.2SS系列散热器的尺寸contents目录6其他技术要求6.1外观6.2主要性能6.3散热器组装7检验规则7.1逐批检验7.2型式试验8标志、包装、运输和贮存contents目录8.1标志8.2包装8.3运输和贮存附录A(资料性)散热体特性曲线示例附录B(规范性)抽样表参考文献011范围1范围技术内容本标准详细规定了电力半导体器件用散热体的术语和定义、型式和冷却方式代号、外形尺寸和安装尺寸、技术要求、检验规则以及标志、包装、运输和贮存要求，为散热体的设计、制造、检验和使用提供了全面指导。排除对象本标准不适用于热管类散热体，因其散热机制和设计特点与本标准所覆盖的散热体类型存在显著差异。适用对象本标准适用于电力半导体器件用散热体，特别是空气冷却散热体和水冷却散热体。对于外形尺寸和安装尺寸符合本文件第5章规定的型材散热体，也可参照使用。022规范性引用文件GB/T1958-2017产品几何技术规范(GPS)几何公差检测与验证标准，用于指导散热器的几何公差检测，保障其几何形状和位置精度。GB/T1031-2009该标准定义了产品几何技术规范中的表面结构轮廓法，包括表面粗糙度参数及其数值，为散热器表面质量的评估提供了依据。GB/T1804-2000规定了未注公差的线性和角度尺寸的公差，确保散热器在制造过程中的尺寸精度符合设计要求。2规范性引用文件GB/T2423.17-2008电工电子产品环境试验标准的一部分，特别关注试验方法试验Ka:盐雾，这对于评估散热器在潮湿环境下的耐腐蚀性能至关重要。2规范性引用文件GB/T8446.2-2022电力半导体器件用散热器的第2部分，详细描述了热阻和流阻的测试方法，与散热体部分相辅相成，共同构成了散热器的完整测试体系。GB/T8446.3-2022电力半导体器件用散热器的第3部分，专注于绝缘件和紧固件的技术要求、检验规则以及标志、包装、运输和贮存要求，确保散热器整体性能的稳定可靠。033术语和定义3术语和定义散热器（HeatSink）由散热体、导电端子、紧固件和绝缘件（如果有）等组成的机械组件，主要对半导体器件进行散热。散热器通常以“套”为产品单位。散热体（Radiator）在散热器中起主要散热作用的导热体，负责将半导体器件产生的热量有效传导并散发出去。冷却媒质（CoolingMedium）用于带走半导体器件产生热量的液体（如水）或气体（如空气）。台面（ReferenceSurface）散热体与半导体器件接触的面积，热量通过该面积从半导体器件传导至散热体。台面温度（ReferenceSurfaceTemperature）散热体与半导体器件接触面的温度，是评估散热性能的重要指标，单位通常为摄氏度(°C)或开尔文(K)。热阻（ThermalResistance）在热平衡条件下，散热体台面温度和冷却媒质中的规定点温度之间的温度差与产生该温度差的耗散功率（热流）之比。是衡量散热体散热能力的重要参数，单位通常为摄氏度每瓦(°C/W)或开尔文每瓦(K/W)。3术语和定义3术语和定义流阻（Inlet-OutletFluidPressureDrop）在稳态条件下，规定的风道或水路中，冷却媒质在散热体上游侧规定点和下游侧规定点处的总压力差。反映了冷却媒质通过散热体时的阻力大小，单位通常为帕斯卡(Pa)。安装力矩（MountingTorque）半导体器件安装散热体时，为保证二者具有良好热接触而施加的力矩的额定值，单位通常为牛米(N·m)。安装力（MountingForce）半导体器件安装散热体时，为保证二者具有良好热接触而施加的力的额定值，单位通常为牛顿(N)。044型式和冷却方式代号型式代号：SF系列：适用于多种电力半导体器件，具有高效散热和良好兼容性，广泛应用于工业控制、电力转换等领域。4型式和冷却方式代号SS系列：专为高功率密度半导体器件设计，具有更大的散热面积和优化的流道结构，确保在高负载条件下的稳定散热性能。SC系列紧凑型设计，适用于空间受限的应用场景，在保证散热性能的同时，最大限度地减少体积占用。4型式和冷却方式代号123冷却方式代号：空气冷却（AC）：利用空气对流进行散热，具有结构简单、维护方便的特点，适用于中低功率密度的电力半导体器件。水冷却（WC）：采用水作为冷却介质，具有散热效率高、温度控制精确的优势，特别适用于高功率密度和高温环境下的电力半导体器件。4型式和冷却方式代号热管冷却（HPC）利用热管的高效热传导特性，将半导体器件产生的热量迅速传导至散热面，并通过空气或水冷却方式散发出去，适用于对散热性能要求极高的应用场景。4型式和冷却方式代号4型式和冷却方式代号组合代号：01SF-AC：表示SF系列空气冷却散热体。02SS-WC：表示SS系列水冷却散热体。034型式和冷却方式代号SC-HPC：表示SC系列热管冷却散热体。组合代号不仅便于识别散热器的类型和冷却方式，还有助于用户根据实际需求选择合适的散热解决方案。055外形尺寸和安装尺寸标准尺寸规范GB/T8446.1-2022详细规定了电力半导体器件用散热器的外形尺寸和安装尺寸，包括SF系列散热器的具体尺寸，如SF11、SF12和SF13散热体组装半导体器件后的详细尺寸要求，以及SF14至SF18A散热体的尺寸规范。这些尺寸规范确保了散热器的互换性和安装的便捷性。模块化设计标准中提到的模块安装面尺寸、模块安装位置、安装孔大小和数量等，均体现了散热器设计的模块化理念。这种设计理念有助于用户根据实际应用需求灵活选择和安装散热器，提高了系统的适应性和灵活性。5外形尺寸和安装尺寸5外形尺寸和安装尺寸安装尺寸兼容性除了标准规定的散热体尺寸外，对于符合本文件第5章规定的型材散热体，其安装尺寸也具有一定的兼容性。这意味着用户可以在一定程度上根据现有散热器的安装尺寸来选择或设计新的散热器，降低了更换或升级散热器的成本和时间。安装细节要求在散热器的安装过程中，标准还规定了安装力矩和安装力的额定值。这些规定确保了散热体与半导体器件之间的良好热接触，提高了散热效率。同时，也避免了因安装不当导致的机械损坏或性能下降等问题。065.1SF系列散热器的尺寸5.1SF系列散热器的尺寸SF11至SF13散热体尺寸这些散热体组装半导体器件后，尺寸需符合特定图表和表格的规定。具体包括但不限于长度、宽度、高度以及安装孔的位置和大小，确保散热器的物理尺寸与半导体器件的匹配性，以实现高效的热传导。SF14至SF18A散热体尺寸这些型号的散热体在组装半导体器件后，其尺寸同样需符合详细的尺寸图与数据表。这些尺寸参数对于散热器的安装、固定以及热效率具有重要影响，需精确控制以确保散热器的性能表现。散热体模块安装尺寸对于SF3X系列散热体，除了整体外形尺寸外，还需关注模块安装面的尺寸、模块安装位置、安装孔的大小和数量。这些尺寸参数对于散热体与其他组件的兼容性和安装便利性至关重要，需根据实际应用需求进行精确设计和调整。散热体尺寸公差要求在散热体的设计和制造过程中，尺寸公差是一个不可忽视的关键因素。合理的公差设置可以确保散热体的互换性和一致性，提高生产效率和产品质量。因此，在SF系列散热器的尺寸规定中，还需明确相关的公差要求。5.1SF系列散热器的尺寸075.2SS系列散热器的尺寸SS系列散热器概述SS系列散热器是电力半导体器件冷却系统中不可或缺的重要组成部分，专为高功率密度的电力半导体器件设计，具有优异的散热性能和结构强度。5.2SS系列散热器的尺寸尺寸参数详解：长度与宽度：SS系列散热器的长度与宽度根据具体的应用场景和散热需求进行定制，常见的尺寸范围从几十毫米到数百毫米不等，确保能够覆盖广泛的电力半导体器件安装需求。高度：散热器的高度直接影响其散热面积和散热效率，SS系列散热器通常采用优化的高度设计，以在保证结构稳定性的同时最大化散热面积。5.2SS系列散热器的尺寸5.2SS系列散热器的尺寸尺寸定制服务针对特定应用需求，SS系列散热器提供尺寸定制服务，用户可以根据实际安装空间、散热需求和电力半导体器件的规格要求，与生产厂家协商确定散热器的具体尺寸参数。尺寸精度与质量控制SS系列散热器的尺寸精度和质量控制是保证其散热性能和使用寿命的关键。生产厂家在生产过程中采用先进的加工工艺和严格的质量控制标准，确保散热器的尺寸精度和一致性满足设计要求。安装孔位为了方便散热器的安装与固定，SS系列散热器上设有精确的安装孔位，这些孔位的位置和尺寸均符合行业标准，确保与各种电力半导体器件的兼容性和安装的便利性。030201086其他技术要求6其他技术要求热阻和流阻测量方法标准中详细规定了电力半导体器件用散热体的热阻和流阻测量方法，包括铸造、挤压、型材和热管散热体等不同类型的散热体。这些方法确保了散热性能的一致性和可比性，对于散热器的设计和优化具有重要意义。环境试验要求散热器需满足一定的环境试验要求，如GB/T2423.17-2008中规定的盐雾试验方法，以评估其在恶劣环境下的耐腐蚀性能。这有助于确保散热器在长期使用中的稳定性和可靠性。标志、包装、运输和贮存要求标准中明确了散热器的标志、包装、运输和贮存要求，以确保产品在生产、运输和贮存过程中不受损坏，并方便用户识别和使用。这些要求有助于提升产品的整体质量和用户体验。型式试验和周期检验标准中规定了散热器的型式试验和周期检验项目和要求，以确保产品符合技术规范和设计要求。型式试验是对产品进行全面性能评估的重要环节，而周期检验则是保证产品持续符合标准的必要手段。6其他技术要求096.1外观表面质量：散热体表面应光滑、无裂纹、无锈蚀、无明显的铸造缺陷或机械加工痕迹。表面涂层应均匀、无剥落，符合相关环保和耐腐蚀要求。标记与标识：散热体上应清晰标注产品型号、规格、生产日期、生产厂家等基本信息，以及必要的警告标志和使用说明。这些信息有助于用户正确使用和维护散热器，确保设备的安全运行。外观一致性：同一批次或同一型号的散热体在外观质量、尺寸精度、表面涂层等方面应保持一致，以满足批量生产和互换性的要求。同时，散热体的外观应与整体设计相协调，符合美观大方的原则。尺寸精度：散热体的外形尺寸和安装尺寸应严格符合标准图纸或技术要求，确保与半导体器件的匹配性和安装稳定性。尺寸公差应在合理范围内，避免影响散热效果和安装质量。6.1外观106.2主要性能热阻性能详细规定了电力半导体器件用散热体在热平衡条件下，散热体台面温度和冷却媒质中的规定点温度之间的温度差与产生该温度差的耗散功率（热流）之比。这是衡量散热体散热效率的关键指标，直接影响电力半导体器件的稳定运行。流阻性能明确了在稳态条件下，散热体在风道或水路中，冷却媒质在散热体上游侧规定点和下游侧规定点处的总压力差。流阻的大小直接关系到散热体在实际应用中的冷却效果和经济性。材料性能规定了散热体材料的热导率、机械强度、耐腐蚀性、加工性等性能要求。这些性能直接影响散热体的散热效果、使用寿命和制造成本。6.主要性能结构设计散热体的结构设计也是其性能的重要组成部分。合理的结构设计可以最大化散热面积，提高散热效率，同时减少流阻，降低能耗。此外，散热体的安装孔、固定方式等也需要根据实际应用需求进行合理设计。6.主要性能116.3散热器组装组装流程散热器组装包括散热体、导电端子、紧固件和绝缘件的精确配合与固定。首先进行散热体与半导体器件的热接触面处理，确保平整无杂质，随后安装导电端子，确保电气连接可靠。紧固件的选择与安装需符合力学要求，防止松动或应力集中。绝缘件则用于隔离电气部分，确保安全。安装力矩与力控制在组装过程中，需严格控制安装力矩与力，确保散热体与半导体器件之间形成良好的热接触，同时避免过紧导致应力损坏。安装力矩与力的具体数值应参考散热器设计规格及半导体器件的要求。6.3散热器组装6.3散热器组装密封与防漏处理对于水冷却散热体，组装过程中还需特别注意密封与防漏处理。冷却媒质通道需确保密封性良好，防止泄漏影响设备运行及安全。可采用专用密封材料与技术进行处理，并经过严格的试漏测试验证。质量检测与调试组装完成后，需对散热器进行全面的质量检测与调试。包括散热性能、电气绝缘性能、密封性能等方面的测试，确保散热器满足设计要求及运行标准。同时，还需进行必要的调试工作，确保散热器与半导体器件之间的协同运行效率。127检验规则7检验规则检验方法检验方法应明确具体、可操作性强，确保检验结果的准确性和可靠性。例如，热阻和流阻的测试方法应按照GB/T8446.2-2022中的规定进行，外观质量则可通过目视检查、尺寸测量等方式进行。检验项目型式检验项目应全面覆盖标准中的所有技术要求，包括但不限于外观质量、尺寸精度、热阻、流阻、材料成分、机械性能等。出厂检验项目则可根据生产实际情况和质量控制需求进行选择，但应至少包括外观质量、尺寸精度等关键指标。检验分类检验规则应明确区分型式检验和出厂检验，型式检验用于验证产品是否符合标准要求，出厂检验则用于确保每批产品的质量。7检验规则判定规则检验规则应明确判定产品合格与否的具体标准，以及不合格品的处理方式。对于型式检验不合格的产品，应不允许出厂销售；对于出厂检验不合格的产品，应进行返修或降级处理，确保不合格品不流入市场。01检验周期检验规则还应规定检验的周期和频次，以确保产品质量的持续稳定性。型式检验通常每年至少进行一次，而出厂检验则应根据生产批量和质量控制需求进行合理安排。02检验记录检验过程中应做好详细记录，包括检验日期、检验人员、检验项目、检验结果等，以便追溯产品质量问题并进行持续改进。同时，检验记录也是产品质量认证和监督抽查的重要依据。03137.1逐批检验检验项目逐批检验项目包括外观检查、尺寸测量、材料检验、性能试验等，确保每批散热器均符合标准要求。抽样方法检验标准7.1逐批检验根据生产批量和质量控制水平，采用适当的抽样方法，确保样本具有代表性。抽样过程中应记录详细的抽样信息，如抽样日期、抽样数量、抽样位置等。逐批检验应严格按照GB/T8446.1-2022标准规定的检验方法和要求进行。对于不符合标准要求的散热器，应及时进行处理，防止不合格产品流入市场。逐批检验的结果应依据标准规定的判定规则进行判定。对于不合格品，应根据不合格情况采取相应的处理措施，如返工、返修或报废等。同时，应对不合格原因进行分析，采取纠正措施，防止类似问题再次发生。判定规则逐批检验应做好详细的记录，包括检验项目、检验结果、判定结论等信息。检验报告应清晰、准确，便于追溯和查询。对于不合格品，应记录不合格情况、处理措施及结果等信息。记录与报告7.1逐批检验147.2型式试验158标志、包装、运输和贮存8标志、包装、运输和贮存标志散热器产品上应清晰地标注生产厂商名称、型号、生产日期、批次号及必要的警告标识。标志应符合相关国家标准的规定，以确保产品的可追溯性和安全性。包装散热器产品应采用适当的包装材料和方法，以防止在运输和贮存过程中受到损坏。包装上应注明产品名称、型号、数量、重量、体积及必要的运输和贮存注意事项。同时，包装材料应环保、可回收，符合可持续发展的要求。运输散热器产品在运输过程中应避免剧烈震动和碰撞，以防止产品变形或损坏。运输工具应清洁、干燥，避免与腐蚀性物质混装。运输过程中应遵守相关的运输法规和安全规定，确保产品安全到达目的地。贮存散热器产品应贮存在干燥、通风、无腐蚀性气体的环境中，避免阳光直射和雨淋。长期贮存的散热器产品应定期检查和维护，以确保产品的性能和可靠性。在贮存过程中，应避免产品受到机械损伤或变形。8标志、包装、运输和贮存168.1标志标志内容要求电力半导体器件用散热器的标志应清晰、耐久，并包含制造商名称或商标、产品型号、生产日期、执行标准号等基本信息。这些信息对于用户识别产品、追踪产品质量及进行维护保养至关重要。标志位置标志应设置在散热器易于观察且不易磨损的位置，通常位于散热器的显著部位或附带的产品说明书、包装箱上。确保用户在安装、使用及维护过程中能够轻松识别。标志的合规性标志应符合国家相关法律法规及标准的要求，不得有误导性或虚假信息。制造商应确保其标志内容的真实性和准确性，以维护消费者权益和市场秩序。8.1标志特殊标志对于某些特殊用途或特定环境下的散热器，如高温、高压、腐蚀等环境，可能需要设置额外的特殊标志或警示标识，以提醒用户注意使用条件和安全要求。这些特殊标志应明确、醒目，并符合相关国家或行业标准的规定。8.1标志178.2包装8.2包装包装材料与要求：散热器的包装应采用坚固、防潮、防震的材料，确保在运输和储存过程中不受损坏。同时，包装材料应符合环保要求，减少对环境的污染。包装标识：包装上应清晰标注产品的名称、型号、规格、数量、生产日期、生产厂家等信息，以及必要的警示标志和运输注意事项，确保运输和使用的安全。防护措施：在包装过程中，应采取适当的防护措施，如使用泡沫、气泡膜等缓冲材料，对散热器进行固定和隔离，防止相互碰撞和摩擦造成的损伤。同时，对于易损部件应特别加强保护。包装检验：在包装完成后，应进行包装检验，确保包装质量符合要求。检验内容包括包装材料的选择、包装的完整性、标识的准确性和防护措施的有效性等。只有通过检验的包装才能进入下一道工序或交付给客户。188.3运输和贮存包装要求散热器在运输和贮存前应进行妥善包装，以防止在运输和贮存过程中受到机械损伤、潮湿、腐蚀等不利因素的影响。包装材料应选用符合相关标准的防潮、防震材料，确保散热器的安全。运输注意事项散热器在运输过程中应轻拿轻放，避免剧烈震动和冲击。同时，应避免散热器直接暴露在阳光、雨水等恶劣环境中，以防止散热器表面受损或性能下降。运输工具应保持平稳运行，确保散热器的安全到达目的地。8.运输和贮存8.运输和贮存贮存条件散热器应贮存在干燥、通风、无腐蚀性气体的室内环境中，以防止散热器受潮、生锈或性能退化。贮存过程中应避免散热器受到机械损伤或重压，以确保散热器的完整性和性能稳定性。对于长期贮存的散热器，应定期检查其状态，确保散热器在需要时能够正常使用。贮存期限散热器的贮存期限应根据具体材料和制造工艺而定。在贮存期限内，散热器应保持良好的性能和外观。超过贮存期限的散热器，在使用前应进行全面的检查和测试，确保其性能和外观符合要求后方可继续使用。对于不符合要求的散热器，应进行相应的处理或报废处理。19附录A(资料性)散热体特性曲线示例特性曲线类型：温度-功率曲线：展示散热体在不同功率输入下，台面温度的变化情况，用于评估散热体在不同工况下的散热效能。附录A(资料性)散热体特性曲线示例热阻-流量曲线：反映散热体热阻随冷却媒质流量变化的关系，帮助理解散热体在不同冷却条件下的热性能表现。特性曲线绘制方法：附录A(资料性)散热体特性曲线示例实验测定：通过实际测试散热体在不同条件下的热参数，绘制出特性曲线。数值模拟：利用计算流体动力学(CFD)等数值方法模拟散热体内部流场和温度场，预测特性曲线。散热体选型：根据电力半导体器件的功率损耗，参考特性曲线选择合适的散热体。系统优化：通过调整冷却媒质流量、温度等参数，结合特性曲线优化散热系统性能。特性曲线应用：附录A(资料性)散热体特性曲线示例附录A(资料性)散热体特性曲线示例曲线对比分析：对比不同型号、材料或结构的散热体特性曲线，分析其散热性能差异及原因。典型曲线形态：介绍不同类型散热体特性曲线的典型形态及其物理意义。特性曲线示例分析：010203附录A(资料性)散热体特性曲线示例特性曲线注意事项：数据准确性：强调特性曲线数据的准确性和可靠性对散热器设计和选型的重要性。适用范围：指出特性曲线仅适用于特定测试条件下的散热体，实际应用时需考虑环境因素的影响。123未来发展趋势：高精度测试技术：随着测试技术的发展，未来散热体特性曲线的绘制将更加精确。智能化散热系统：结合特性曲线数据，开发智能化散热系统，实现散热性能的实时监测和优化调整。附录A(资料性)散热体特性曲线示例20附录B(规范性)抽样表抽样方法根据产品的生产批次、数量及质量特性，选择合适的抽样方案，如简单随机抽样、分层抽样等。抽样数量抽样数量应足够大，以便能够准确评估产品质量，同时避免浪费。具体数量可依据相关标准或企业规定确定。抽样原则抽样应基于统计学原理，确保样品的代表性和可靠性，以反映整批产品的质量水平。附录B(规范性)抽样表附录B(规范性)抽样表01抽样过程中应详细记录抽样时间、地点、抽样人员、抽样数量等信息，以便追溯和核查。对于抽样中发现的不合格产品，应按照规定程序进行处